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Dokumentenidentifikation DE102006004663B4 02.10.2008
Titel Verfahren zum Herstellen von Kerzen
Anmelder Reifenhäuser GmbH & Co. KG Maschinenfabrik, 53844 Troisdorf, DE
Erfinder Thewes, Dieter, 53842 Troisdorf, DE
Vertreter Müller-Gerbes Wagner Albiger Patentanwälte, 53225 Bonn
DE-Anmeldedatum 31.01.2006
DE-Aktenzeichen 102006004663
Offenlegungstag 09.08.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.10.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.2008
IPC-Hauptklasse C11C 5/02(2006.01)A, F, I, 20080602, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C11C 5/00(2006.01)A, L, I, 20080602, B, H, DE   F21V 37/00(2006.01)A, L, I, 20080602, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kerzen durch Extrusion einer Wachsmasse und gegebenenfalls weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen in Doppelschneckenextrudern mit gleichsinnig rotierenden Schnecken zu stangenförmigen Rohlingen, welche nachfolgend auf ein gewünschtes Längenmaß abgelängt werden, umfassend folgende Schritte:
in einem ersten Doppelschneckenextruder wird die Wachsmasse in flüssiger und/oder pastöser und/oder fester Phase zu einer Kernmasse aufgeschmolzen und unter homogener Vermischung in ein nachgeordnetes Kernwerkzeug mit Austrittsöffnung gefördert und als stabförmiger Kernstrang aus der Austrittsöffnung extrudiert,
in mindestens einem nachfolgend angeordneten weiteren Doppelschneckenextruder wird eine Wachsmasse in flüssiger und/oder pastöser und/oder fester Phase zu einer Mantelmasse aufgeschmolzen und unter homogener Vermischung in ein nachgeordnetes Mantelwerkzeug mit Austrittsöffnung gefördert, durch welches der Kernstrang hindurchgeführt wird und beim Durchtritt des Kernstranges durch das Mantelwerkzeug wird die Mantelmasse als außenseitig auf den Kernstrang aufgebracht, so dass ein strangförmiger Rohling vom Kern-Manteltyp gebildet wird,
der Rohling wird abgekühlt und zu gewünschten Abschnitten abgelängt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kerzen durch Extrusion einer Wachsmasse und gegebenenfalls weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen in einem Doppelschneckenextruder mit gleichsinnig rotierenden Schnecken zu stangenförmigen Rohlingen, welche nachfolgend auf ein gewünschtes Längenmaß abgelängt werden.

Bei der Herstellung von Kerzen wird ein Docht mit einer diesen umgebenden festen Brennmasse versehen, wobei als Rohstoffe für die Brennmasse Paraffin, Stearin, Bienenwachs oder auch Mischungen dieser Wachse eingesetzt werden. Neben den traditionellen und handwerklich geprägten Herstellungsverfahren für Kerzen, bei denen der Docht in eine flüssige Wachsmasse wiederholt eingetaucht wird und auf diese Weise Kerzen aus der Wachsmasse gezogen werden, sind auch Gießverfahren sowie die bei der industriellen Herstellung überwiegend eingesetzten Kerzenzugmaschinen oder Pulverpressverfahren bekannt geworden.

Bei einer Kerzenzugmaschine laufen mehrere hundert Meter Dochtstrang über zwei Zugtrommeln von ca. 1,5 m Durchmesser im Abstand von 4 bis größer 10 m, wobei die untere Dochtstrecke durch ein Wachsbad geführt wird, im oberen Rücklauf abkühlt, im nächsten Durchlauf wiederum Wachs aufnimmt, bis die gewünschte Strangdicke erreicht ist. Der fertige Kerzenstrang wird sodann über eine Abzugsvorrichtung einer Schneidvorrichtung zur Stückelung in die gewünschte Kerzenlänge zugeführt, wobei bei kontinuierlicher Fahrweise Leistungen von mehr als 10.000 Kerzen pro Stunde erreicht werden.

Beim Pulverpressverfahren wird die Wachsmischung in Pulver-, Span- oder Granulatform in einer Strangpresse mit dem Docht zu einem endlosen Strang gepresst und dann auf Länge geschnitten oder das Granulat wird in Mehrfachformstempelpressen um den mit Rohrnadeln eingeführten Docht pressgeformt. Die gepressten Rohlinge können ohne Abkühlung sofort weiterverarbeitet werden. Auch mit diesen Verfahren lassen sich sehr hohe Stückzahlen pro Stunde erreichen.

Eng verwandt mit dem vorangehend erwähnten Pulverpressverfahren ist darüber hinaus die so genannte Rammextrusion, welche beispielsweise aus der GB 702,471 A bekannt ist und bei der die Wachsmischung mittels einer Extrusionseinrichtung aufgeschmolzen und nachfolgend mittels eines Kolbens ausgeschoben und zu den Kerzenrohlingen verpresst wird, welche nachfolgend durch Ablängen sowie Bearbeiten der beiden Enden durch Drehen und Fräsen in die gewünschte Kerzenform gebracht wird.

Während das Pressen und auch die Rammextrusion die Herstellung von Kerzen mit hoher Stückzahl in einer wirtschaftlichen Verfahrensweise ermöglicht, sind diese Herstellungsverfahren jedoch auch mit einer Reihe von unerwünschten Nachteilen verbunden. So sind sowohl für das Pressen wie auch die Rammextrusion von Kerzenrohlingen aufwendige Herstellungen für das als Ausgangsbasis dienende Wachsgrieß notwendig, in welchem flüssiges Paraffin aufgeschmolzen und vernebelt wird und auf einer großen Walze abgekühlt wird. Eine Farbumstellung einer solchen Anlage ist aufgrund des enormen Reinigungsaufwandes nahezu unmöglich, was die Flexibilität der bisherigen Produktion stark einschränkt.

Als großer Nachteil der Kerzenherstellung durch Pressen und Rammextrudieren wird darüber hinaus die um etwa 10% höhere Dichte des Paraffins im Vergleich zu gegossenen oder gezogenen Kerzen angesehen, was einen nicht unerheblichen Kostennachteil insbesondere bei großindustrieller Herstellung darstellt.

Ein gattungsgemäßes Verfahren zum Herstellen von Kerzen durch Extrusion einer Wachsmasse und ggf. weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen in einem Doppelschneckenextruder mit gleichsinnig rotierenden Schnecken ist in der EP 1 661 974 A1 beschrieben. Durch dieses Extrusionsverfahren in einem Doppelschneckenextruder mit gleichsinnig rotierenden Schnecken können Kerzen mit einer idealen Dichte auf einfache Weise mit hoher Leistung im Vergleich zu den bisher bekannten Verfahren hergestellt werden, jedoch unterliegt dieses Verfahren noch gewissen Beschränkungen hinsichtlich der Beeinflussung von Parametern wie Dichte und Farbgestaltung sowie Einsatz von Duft- und Farbstoffen sowie der Farbgebung der Kerzen, die nur in Summe bei der extrudierten Kerze beeinflusst werden können und darüber hinaus erscheinen die Kosten der solchermaßen hergestellten Kerzen noch optimierungsfähig.

Aus der EP 0 441 240 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von Kerzen bekannt, welche aus einem extrudierten Grundkörper und einem mantelförmigen Überzug bestehen. Die Bildung des mantelförmigen Überzugs erfolgt dabei in einem diskontinuierlichen Prozess durch Einbringen des extrudierten Grundkörpers in eine einen etwas größeren Innendurchmesser aufweisende Kalibrierform, in welche dann Wachs oder Paraffin unter Druck eingeführt wird.

Aus den Druckschriften DE 1 467 522 A, DE 29 52 754 A1 und FR 2 537 594 A1 sind Kerzen bekannt, die über einen aus einer geschäumten Wachsmasse bestehenden Kern und einen den geschäumten Kern umhüllenden ungeschäumten Wachsmantel verfügen. Durch diesen Aufbau lassen sich komplexe Kerzenformen erzeugen und das Abbrandverhalten beeinflussen. Die Herstellung der bekannten Kerzen erfolgt jedoch durch Einzelausformung der geschäumten Kerne in Giessformen und Nachfolgendes Aufbringen des Mantels z. B. im Tauchverfahren, mithin durch diskontinuierliche Verfahren, deren Effizienz verbesserungswürdig erscheint.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass bei nochmals verringerten Herstellungskosten die Produktion von Kerzen mit einem hohen Grad der Variabilität der einzelnen Parameter, insbesondere Dichte, Farbgestaltung sowie Einsatz von Duft- und Farbstoffen ermöglicht wird und überdies auch neuartige optische Gestaltungen derartiger Kerzen ermöglicht werden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausbildung eines Verfahrens gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf einer Abfolge mehrerer Schritte, die sich wie folgt darstellen:

  • 1. in einem ersten Doppelschneckenextruder wird die Wachsmasse in flüssiger und/oder pastöser und/oder fester Phase zu einer Kernmasse aufgeschmolzen und unter homogener Vermischung in ein nachgeordnetes Kernwerkzeug mit Austrittsöffnung gefördert und als stabförmiger Kernstrang aus der Austrittsöffnung extrudiert,
  • 2. in mindestens einem nachfolgend angeordneten weiteren Doppelschneckenextruder wird eine Wachsmasse in flüssiger und/oder pastöser und/oder fester Phase zu einer Mantelmasse aufgeschmolzen und unter homogener Vermischung in ein nachgeordnetes Mantelwerkzeug mit Austrittsöffnung gefördert, durch welches der Kernstrang hindurchgeführt wird und beim Durchtritt des Kernstranges durch das Mantelwerkzeug wird die Mantelmasse als außenseitig auf den Kernstrang aufgebracht, so dass ein strangförmiger Rohling vom Kern-Manteltyp gebildet wird,
  • 3. der Rohling wird abgekühlt und zu gewünschten Abschnitten abgelängt.

Erfindungsgemäß wird somit zunächst in einem ersten Doppelschneckenextruder eine Kernmasse bereitet, die als Strang aus der entsprechenden Austrittsöffnung extrudiert wird und den späteren Kern der herzustellenden Kerze bildet.

In einem nachfolgenden Schritt wird sodann auf den solchermaßen hergestellten Kernstrang mindestens eine Mantelmasse außenseitig aufgebracht, die in einem separaten Arbeitsgang in einem weiteren Doppelschneckenextruder mit gleichsinnig rotierenden Schnecken erzeugt und über ein entsprechendes Mantelwerkzeug auf die Außenseite des durch das Mantelwerkzeug geführten Kernstranges aufgebracht wird.

Je nach Anzahl der zu erzeugenden Schichten auf dem Kernstrang wird ein Mantelwerkzeug oder es werden mehrere aufeinanderfolgend vorgesehene Mantelwerkzeuge mit entsprechend zugeordneten Doppelschneckenextrudern vorgesehen, durch die der Kernstrang bzw. der bereits außenseitig mit Mantelmasse versehene Kernstrang geführt wird.

Der solchermaßen erhaltene Rohling, bestehend aus Kernstrang und Mantel wird nachfolgend abgekühlt und zu gewünschten Abschnitten abgelängt, wobei nach einem Vorschlag der Erfindung bereits dem Kernwerkzeug ein Dochtstrang zugeführt und gemeinsam mit der Kernmasse aus dem Kernwerkzeug herausgeführt wird, so dass nach Aufbringen der mindestens einen Mantelmasse und Ablängen der Rohlinge fertige Kerzen erhalten werden. Nach einem alternativen Vorschlag der Erfindung kann selbstverständlich auch zunächst ein Rohling bestehend aus Kern und Mantel hergestellt werden und anschließend mit einer Bohrung vor oder nach dem Ablängen des Rohlings versehen werden, durch welche sodann ein Docht eingefädelt wird, um fertige Kerzen zu erhalten.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Aufbringung von Mantelmasse auf die Außenseite eines zunächst in einem Kernwerkzeug erstellten Kernstranges bietet die Erfindung gemäß einer Ausführungsform die Möglichkeit, die einzelnen Mantelmassen voll umfänglich um den Kernstrang bzw. den bereits außenseitig mit Mantelmasse versehenen Kernstrang aufzubringen, so dass den Kernstrang einhüllende homogene Schichten an der Außenoberfläche der Kerzen erhalten werden. Hierdurch ist es möglich, Kerzen mit einer besonders glatten Außenoberfläche zu erhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet darüber hinaus in einer zweiten Ausführungsform auch die Möglichkeit, die einzelnen Mantelmassen statt vollständig einhüllend um den Kernstrang auch in diskreten streifenförmigen Bereichen entlang der Längserstreckung des Kernstranges aufzubringen. Wenn diese in den einzelnen Mantelwerkzeugen erzeugten diskreten streifenförmigen Bereiche jeweils unmittelbar aneinandergrenzen, was durch entsprechende Werkzeuggestaltung der einzelnen Mantelwerkzeuge erreicht werden kann, ergibt sich beim erfindungsgemäßen Verfahren die Möglichkeit, Kerzen mit unterschiedlicher streifenförmiger Farbgestaltung an der Oberfläche rationell herzustellen, wenn die einzelnen Mantelmassen unterschiedliche Farbstoffe enthalten.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass in den ersten Doppelschneckenextruder zur Bildung der Kernmasse ein physikalisches oder chemisches Treibmittel eingebracht wird, was vorzugsweise im letzten Drittel des Zylinders des Doppelschneckenextruders erfolgen sollte, so dass das physikalische oder chemische Treibmittel in die innerhalb des ersten Doppelschneckenextruders bereits aufgeschmolzene Wachsmasse eingearbeitet und dort intensiv mit der Wachsmasse vermischt wird, so dass die Kernmasse beim Austritt aus dem Kernwerkzeug aufschäumt und ein Kernstrang mit überwiegend geschlossenzelliger Schaumstruktur erhalten wird. Ein solcher geschäumter Kernstrang aus der Wachsmasse bietet den Vorteil einer erheblich geringeren Dichte bei vergleichbarer Festigkeit wie ein ungeschäumter Kernstrang, so dass erhebliche Mengen an Wachsmasse eingespart werden kann, was zu einer besonders wirtschaftlichen Herstellungsweise der Kerzen führt. Es versteht sich, dass das eingesetzte Treibmittel vorzugsweise ein nicht brennbares Gas ist, so dass durch die Regelung der Gaszufuhr und damit dem Volumengehalt die Dichte der Kerze eingestellt werden kann.

Wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass sämtliche Wachsmassen mit ihren ggf. vorgesehenen weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen, insbesondere Farb- und Geruchsstoffen zur Bildung des stabförmigen Kernstranges und auch der Mantelmassen jeweils in Doppelschneckenextrudern mit gleichsinnig rotierenden Schnecken erzeugt werden. Diese erfindungsgemäß eingesetzten Doppelschneckenextruder mit gleichsinnig rotierenden Schnecken sind an sich bekannt und werden bislang hauptsächlich für die Extrusion thermoplastischer Kunststoffe eingesetzt, die bei Temperaturen von ca. 140–300°C je nach verwendeten Rohstoff innerhalb des Extruders plastifiziert und homogen vermischt werden und nachfolgend einem Verarbeitungswerkzeug unter hohem Druck zugeführt werden.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden derartige Doppelschneckenextruder mit gleichsinnig rotierenden Schnecken insoweit an die Verarbeitung von Wachsmasse angepasst, dass man die Doppelschneckenextruder auf entsprechend niedrigerem Temperaturniveau betreibt, vorzugsweise bei einer Temperatur von bis zu 50°C, die bereits ausreichend ist, um die zugeführte flüssige und/oder pastöse und/oder feste Wachsmasse homogen aufzuschmelzen. Nachfolgend kann während des Durchlaufs durch die mit gleichsinnig rotierenden Schnecken zwangsweise fördernden Doppelschneckenextruder die Wachsschmelze auf eine für die Verarbeitung optimale Massetemperatur von etwa 30–45°C temperiert und ggf. gekühlt werden, bevor diese aus den jeweiligen Doppelschneckenextrudern in das nachgeordnete Werkzeug mit entsprechender Austrittsöffnung übertritt und von dort unter einem vom Doppelschneckenextruder erzeugten Druck von z. B. 5–15 bar extrudiert wird.

Auch die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Werkzeuge können mit geringfügigen Modifikationen aus bereits bekannten Werkzeugen für die Kunststoffextrusion hergestellt werden. So eignet sich als Kernwerkzeug zur Extrusion eines stabförmigen Kernstranges insbesondere ein Rohrextrusionswerkzeug, aus welchem die extrudierte Kernmasse als Rundstab austritt und somit den stabförmigen Kernstrang bildet.

Als Mantelwerkzeuge hingegen können an die vorherrschenden Verhältnisse angepasste Ummantelungswerkzeuge verwendet werden, die bei der Kunststoffextrusion zur Erzeugung von Kunststoffummantelungen um ein durch das Werkzeug hindurch gezogenes Substrat, beispielsweise ein Rohr, dienen.

Es ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, neben einer reinen Wachsmasse auch ein Gemisch aus Wachsmasse, Farbstoffen, Geruchsstoffen und/oder weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen zu Kerzen in der erfindungsgemäßen Weise zu extrudieren, wobei die Farbstoffe, Geruchsstoffe und/oder weitere Hilfs- und Zusatzstoffe in der Kern- und/oder Mantelmasse vorgesehen sein können.

Auf diese Weise ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, den Kernstrang beispielsweise ohne Farb- und/oder Geruchsstoffe zu extrudieren und die Farb- und/oder Geruchsstoffe lediglich in der Mantelmasse vorzusehen, wodurch der Bedarf an Herstellungskosten erhöhenden Farb- und/oder Duftstoffen bedeutend verringert werden kann.

Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, Farb- und/oder Geruchsstoffe sowie weitere eventuell benötigte Zusatzstoffe auch in der Kernmasse zur Bildung des Kernstranges unterzubringen, dies richtet sich nach den jeweiligen Erfordernissen und kann vom Fachmann individuell ausgewählt werden.

Nach einem Vorschlag der Erfindung können z. B. bezogen auf 100 Gew.-% Wachsmasse in flüssiger, pastöser und/oder fester Form 0–10 Gew.-% Farbstoffe und 0–10 Gew.-% Geruchsstoffe der Wachsmasse zugesetzt werden.

Da die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Doppelschneckenextruder mit gleichsinnig rotierenden und vorzugsweise miteinander kämmenden Schnecken eine besonders homogene Vermischung der Wachsschmelze und ggf. hinzugefügten weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen, wie Farb- und Geruchsstoffen, ermöglichen und die solchermaßen vermischte Masse auf die für die Verarbeitung optimale Temperatur und optimalen Druck bringen, werden Kerzenrohlinge mit der gewünschten Dichte und einer besonders glatten Oberfläche erhalten, die sodann unmittelbar zu den gewünschten Kerzen weiterverarbeitet werden können.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Einsatzes von Doppelschneckenextrudern ist es, dass Rezepturänderungen, z. B. Farbumstellungen binnen kürzester Zeit realisiert werden können, so dass der Materialausschuss während der Rezepturumstellung minimiert wird.

Mit Vorteil werden die ggf. der Wachsmasse zugesetzten Farb- und/oder Geruchsstoffe in Granulat- oder Pulverform dem Doppelschneckenextruder zugeführt und in einem Bereich des Doppelschneckenextruders in die Wachsmasse eingespeist, in welchem diese bereits aufgeschmolzen ist. Da zum Zeitpunkt des Einspeisens der noch in Granulat- oder Pulverform vorliegenden Farb- und/oder Geruchsstoffe die Wachsmasse bereits vollständig aufgeschmolzen ist, wird eine besonders homogene Verteilung der Farb- und/oder Geruchsstoffe erreicht, so dass die zuzusetzenden Mengen an Farb- und/oder Geruchsstoffen auf ein Minimum reduziert werden können, was weitere Kostenvorteile mit sich bringt.

Die zur Herstellung der Kerzen verwendete und dem Doppelschneckenextruder zugeführte Wachsmasse kann Stearin, vorzugsweise 10–20 Gew.-% Stearin und weiter bevorzugt etwa 15 Gew.-% Stearin enthalten.

Die Wachsmasse selber kann in an sich bekannter Weise aus einem Wachsgries gebildet sein, d. h. sie liegt in fester Phase vor.

Eine besonders flexible und insbesondere bei Farbumstellungen schnell veränderbare Herstellung der Kerze wird jedoch dann gewährleistet, wenn den Doppelschneckenextrudern Wachsmasse zugeführt wird, die breiartige Konsistenz aufweist, d. h. es liegen sowohl flüssige, pastöse wie auch gleichzeitig fest Phasen des Wachses vor. Für die Verarbeitung in den erfindungsgemäß vorgesehenen Doppelschneckenextrudern mit gleichsinnig rotierenden Schnecken spielt nämlich die Konsistenz der zugeführten Wachsmasse keine wesentliche Rolle, da die gleichsinnig rotierenden Schnecken im Doppelschneckenextruder eine Zwangsförderung bewirken und somit sowohl flüssige, pastöse wie auch feste Phasen des Wachses gleichermaßen gut verarbeitet werden können.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich extrudierte Rohlinge für die Kerzenherstellung erzeugen, die im Bereich des Mantels eine Dichte von 0,8–0,85 g/cm3 aufweisen, wobei auch die als optimal angesehene Dichte von etwa 0,83 g/cm3 im Bereich des Mantels leicht erreichbar ist.

Sofern auch der Kernstrang aus einem Vollmaterial hergestellt wird, kann auch dieser im angegebenen Dichtebereich von 0,8–0,85, vorzugsweise 0,83 g/cm3 hergestellt werden.

Sofern der Kernstrang zur Materialeinsparung mit einer überwiegend geschlossenzelligen Schaumstruktur durch Zugabe eines gasförmigen Schäummittels erzeugt wird, kann dieser vorzugsweise eine Dichte von etwa 0,6–0,65 g/cm3 aufweisen.

Kerzen, die nach dem vorangehend erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sind, zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass der Kern eine überwiegend geschlossenzellige Schaumstruktur mit einer Dichte von 0,6–0,65 g/cm3 aufweist, während er von mindestens einem Mantel aus Wachsmasse sowie ggf. Farb- oder Geruchsstoffen umgeben ist. Dieser mindestens eine Mantel kann sowohl voll umfänglich um den Kern vorhanden sein oder auch lediglich in diskreten linienförmigen Bereichen entlang der Längserstrekkung des Kernes, so dass Mantelstreifen unterschiedlicher Zusammensetzung und/oder Farbgebung vorgesehen sein können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 in schematisierter Darstellung eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

2 in perspektivischer Darstellung einen Schnitt durch einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kerzenrohling,

3 in perspektivischer Darstellung einen Schnitt durch einen weiteren, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kerzenrohling.

In der 1 ist eine Anlage zur Herstellung von Kerzen durch Extrusion von Wachsmasse und ggf. weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen dargestellt.

Die Anlage umfasst eine an sich bekannte erste Extrusionsvorrichtung, die von einem Doppelschneckenextruder 10 mit gleichsinnig rotierenden Schnecken und einem zugehörigen Antrieb 11 gebildet wird. Eine derartige Extrusionsvorrichtung ist im Prinzip aus der Kunststoffverarbeitung bekannt und wird im Sinne der vorliegenden Erfindung für die Herstellung von Kerzen durch Extrusion einer Wachsmasse und ggf. weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen adaptiert.

Der Doppelschneckenextruder 10 weist in bekannter Weise einen mittels Heiz- und Kühlelementen segmentweise auf gewünschte Temperaturen temperierbaren Zylinder auf, in welchem in an sich bekannter Weise zwei parallel zueinander ausgerichtete Schnecken gleichsinnig rotierend angeordnet sind, wobei die Rotation der Schnecken über den Antrieb 11 bewirkt wird.

Der Doppelschneckenextruder 10 weist eine Eintrittsöffnung 100 für Rohmaterial und ein Austrittsende für die erzeugte Schmelze auf, an welchem ein Verarbeitungswerkzeug, hier ein Rohrwerkzeug 14 mit einer Austrittsöffnung 140 vorgesehen ist.

Die über die Eintrittsöffnung 100 zugeführte Roh-Wachsmasse in flüssiger, pastöser und/oder fester Phase wird beim Durchlauf durch den Doppelschneckenextruder 10 aufgeschmolzen, wobei durch weitere, hier nicht dargestellte Zuführleitungen Farb- und/oder Geruchsstoffe in die bereits aufgeschmolzene Schmelze des Extruders zugegeben werden können und die solchermaßen hergestellte Schmelze verlässt das Rohrwerkzeug 14 über die Austrittsöffnung 140 als stabförmiger Kernstrang 40 in der Extrusionsrichtung P.

Sofern eine besonders wirtschaftliche, da materialsparende Herstellung dieses Kernstranges 40 gewünscht ist, kann der Doppelschneckenextruder 10 über eine Zuleitung 12 für ein nicht brennbares gasförmiges Treibmittel verfügen, welches von einem entsprechenden Begasungsaggregat 13 bereitgestellt wird. Durch diese Treibmittelzugabe wird der aus dem Kernwerkzeug 14 austretende Kernstrang 40 unmittelbar bei dessen Austritt aufschäumen und erhält eine überwiegend geschlossenzellige Schaumstruktur.

Nachfolgend wird der solchermaßen extrudierte stabförmige Kernstrang 40 einem Mantelwerkzeug 20 zugeführt, welches über eine Zuführleitung 21 von einem weiteren Doppelschneckenextruder 2 mit gleichsinnig rotierenden Schnecken gespeist wird. Auch in diesem Doppelschneckenextruder 2 wird eine Wachsmasse ggf. mit weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen, insbesondere Farb- und/oder Geruchsstoffen in vergleichbarer Weise wie im Doppelschneckenextruder 10 aufgeschmolzen und an das Mantelwerkzeug 20 unter Druck abgegeben. Der extrudierte stabförmige Kernstrang 40 tritt in Extrusionsrichtung P über eine Eintrittsöffnung 200 in das Mantelwerkzeug 20 ein und wird bei seinem Durchtritt durch das Mantelwerkzeug 20 aussenseitig mit der zugeführten Wachsschmelze des Doppelschneckenextruders 2 beaufschlagt, so dass die Außenoberfläche des Kernstranges 40 mit einer Mantelschicht 41 versehen wird. Nachfolgend verlässt der nunmehr ummantelte Kernstrang 40 das Mantelwerkzeug 20 über eine Austrittsöffnung 201 in Extrusionsrichtung P. Die Mantelschicht 41 kann beispielsweise die gewünschten Farbstoffe für die Farbgebung der zu erzeugenden Kerze enthalten, so dass es nicht notwendig ist, auch bereits den Kernstrang 40 mit entsprechenden und kostenintensiven Farbstoffen zu versehen. Gleichfalls können auch eventuell gewünschte Geruchsstoffe in dieser Mantelschicht 41 vorgesehen sein.

Der solchermaßen mit einer Mantelschicht 41 belegte Kernstrang 40 kann wahlweise noch weiteren entsprechend ausgebildeten Mantelwerkzeugen zugeführt werden, wie es in der 1 beispielhaft durch das weiter nachgeordnete Mantelwerkzeug 30 dargestellt ist. Auch dieses weitere Mantelwerkzeug 30, welches sich in einem gewissen Abstand vom Mantelwerkzeug 20 in Extrusionsrichtung P befindet, damit die Mantelschicht 41 nach dem Austritt aus der Austrittsöffnung 201 des Mantelwerkzeuges 20 abkühlen kann, wird über eine Schmelzezuleitung 31 von einem weiteren Doppelschneckenextruder 3 mit gleichsinnig rotierenden Schnecken beaufschlagt, der wiederum eine Wachsmasse ggf. mit weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen, insbesondere Farb- und/oder Geruchsstoffen zur Verfügung stellt.

Somit kann auch beim Eintritt des bereits mit einer ersten Mantelschicht 41 versehenen Kernstranges 40 über die Eintrittsöffnung 300 eine weitere Mantelschicht 42 im Mantelwerkzeug 30 aufextrudiert werden, so dass über die Austrittsöffnung 301 des Mantelwerkzeuges 30 ein nunmehr dreischichtiger Rohling 4 bestehend aus Kernstrang 40, erster Mantelschicht 41 und äußerer zweiter Mantelschicht 42 austritt.

Der solchermaßen erhaltene Kerzenrohling kann sodann abgelängt werden, so dass fertige Kerzen erhalten werden.

Sofern bereits das Kernwerkzeug 14 mit einer Zuführeinrichtung für einen Kerzendocht versehen ist, wird der aus der Austrittsöffnung 140 austretende Kernstrang 40 bereits mit einem solchen Docht versehen sein, anderenfalls ist es notwendig, nach Durchlauf des letzten Mantelwerkzeuges 30 vor oder nach dem Ablängen der Rohlinge 4 eine Bohrung in diese einzubringen, durch die sodann der Kerzendocht eingefädelt wird.

In der vorangehend geschilderten Weise wird somit ein Kerzenrohling gemäß der Darstellung in 2 erhalten, bei dem ein innerer stabförmiger Kernstrang 40, vorzugsweise mit überwiegend geschlossenzelliger Schaumstruktur zunächst mit einer ersten umhüllenden Mantelschicht 41 aus der Wachsschmelze des Doppelschneckenextruders 2 und außenseitig mit einer zweiten umhüllenden Mantelschicht 42 aus Wachsschmelze des Doppelschneckenextruders 3 versehen ist. Hierbei kann die Kernschicht 40 aufgrund ihrer Schaumstruktur materialsparend hergestellt werden und bei Bedarf Farb- und/oder Geruchsstoffe enthalten.

Insbesondere kann jedoch auf den Gehalt an Farb- und/oder Geruchsstoffen weitgehend verzichtet werden, wenn die Farbstoffe beispielsweise in der ersten Mantelschicht 41 oder auch in der zweiten Mantelschicht 42 angeordnet werden, wo sie in nur geringerer Mengenkonzentration benötigt werden.

Die äußere Mantelschicht 42 kann überdies auch zur Schaffung eines Kerzenrohlings 4 mit besonders glatter Oberfläche herangezogen werden.

Alternativ ist es auch möglich, die hier stellvertretend vorgesehenen beiden dem Kernwerkzeug 14 nachgeordneten Mantelwerkzeuge 20, 30 so auszubilden, dass sie ihre jeweiligen Mantelschichten 41, 42 nicht voll umfänglich um den stabförmigen Kernstrang 40 extrudieren, sondern lediglich entlang diskreter linienförmiger Bereiche entlang der Längserstreckung des Kernstranges 40. Wenn diese extrudierten linienförmigen Bereiche unmittelbar aneinander angrenzend gelegt werden, wie es in der 3 dargestellt ist, können beispielsweise Kerzenrohlinge 4 mit voneinander abweichenden unterschiedlich eingefärbten Längsstreifen an der Außenoberfläche erzeugt werden. Hierzu werden die beiden von den Doppelschneckenextrudern 2, 3 bereitgestellten Wachsmassen durch Zugabe unterschiedlicher Farbstoffe verschiedenartig eingefärbt, so dass sich die jeweilige Farbgebung der gemeinsam die Umhüllung des Kernstranges 40 bildenden Mantelmassen 41, 42 abwechseln. Die Herstellung derartiger gestreifter Kerzenrohlinge war bislang nur mit außerordentlich hohem Aufwand möglich, ist jedoch im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einfache Weise erreichbar.

Es ist auch denkbar, anstelle der räumlichen Trennung von Kern- und Mandelwerkzeugen 10, 20, 30 ein gemeinsames Werkzeug vorzusehen, in welchem der Kernstrang 40 und die Mantelschichten 41, 42 gemeinsam koextrudiert werden.


Anspruch[de]
Verfahren zum Herstellen von Kerzen durch Extrusion einer Wachsmasse in Doppelschneckenxtrudern mit gleichsinnig rotierenden Schnecken zu stangenförmigen Rohlingen, welche nachfolgend auf ein gewünschtes Längenmaß abgelängt werden, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

1.) in einem ersten Doppelschneckenextruder wird die Wachsmasse in flüssiger und/oder pastöser und/oder fester Phase zu einer Kernmasse aufgeschmolzen und unter homogener Vermischung in ein nachgeordnetes Kernwerkzeug mit Austrittsöffnung gefördert und als stabförmiger Kernstrang aus der Austrittsöffnung extrudiert,

2.) in mindestens einem nachfolgend angeordneten weiteren Doppelschneckenextruder wird eine Wachsmasse in flüssiger und/oder pastöser und/oder fester Phase zu einer Mantelmasse aufgeschmolzen und unter homogener Vermischung in ein nachgeordnetes Mantelwerkzeug mit Austrittsöffnung gefördert, durch welches der Kernstrang hindurchgeführt wird und beim Durchtritt des Kernstranges durch das Mantelwerkzeug wird die Mantelmasse als außenseitig auf den Kernstrang aufgebracht, so dass ein strangförmiger Rohling vom Kern-Manteltyp gebildet wird,

3.) der Rohling wird abgekühlt und zu gewünschten Abschnitten abgelängt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Mantelwerkzeuge mit zugehörigen Doppelschneckenextrudern vorgesehen sind, in welchen entsprechende Mantelmassen erzeugt werden und der Kernstrang bzw. der bereits außenseitig mit Mantelmasse versehene Kernstrang aufeinander folgend durch die einzelnen Mantelwerkzeuge geführt und die jeweilige Mantelmasse außenseitig aufgebracht wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Mantelmassen vollumfänglich um den Kernstrang bzw. den bereits außenseitig mit Mantelmasse versehenen Kernstrang aufgebracht werden. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Mantelmassen in diskreten streifenförmigen Bereichen entlang der Längserstreckung des Kernstranges aufgebracht werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den ersten Doppelschneckenextruder zur Bildung der Kernmasse ein physikalisches oder chemisches Treibmittel eingebracht wird, so dass die Kernmasse beim Austritt aus dem Kernwerkzeug aufschäumt und ein Kernstrang mit überwiegend geschlossenzelliger Schaumstruktur erhalten wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Farb- und/oder Geruchsstoffe der Wachsmasse zugeführt werden. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Farb- und/oder Geruchsstoffe in einer Menge von jeweils 0 bis 10 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% der Wachsmasse zugeführt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachsmasse sowie ggf. zugeführte Farb- und Geruchsstoffe in den Doppelschneckenextrudern bei einer Temperatur von bis zu 50°C aufgeschmolzen werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachsmasse sowie ggf. zugeführte Farb- und Geruchsstoffe nach dem Aufschmelzen in den Doppelschneckenextrudern auf eine Massetemperatur von 30 bis 45°C vor Austritt aus dem Doppelschneckenextruder gekühlt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachsmasse sowie ggf. zugeführte Farb- und Geruchsstoffe unter einem Druck von 5 bis 15 bar aus der Austrittsöffnung extrudiert werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Farb- und/oder Geruchsstoffe in Granulat- oder Pulverform den Doppelschneckenextrudern zugeführt werden und in einem Bereich des Doppelschneckenextruders eingespeist werden, in welchem die Wachsmasse bereits aufgeschmolzen ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachsmasse 10 bis 20 Gew.-% Stearin enthält. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachsmasse breiartig mit gleichzeitig vorhandener fester und flüssiger Phase den Doppelschneckenextrudern zugeführt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die extrudierten Rohlinge im Bereich des Mantels eine Dichte von 0,8 bis 0,85 g/cm3 aufweisen. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kernwerkzeug ein Dochtstrang zugeführt und gemeinsam mit der Kernmasse aus dem Kernwerkzeug herausgeführt wird.






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